功率MOS管的串聯(lián)使用

孫立超 張晶 李曉晨

摘 要：DKDP電光Q開關(guān)（磷酸二氘鉀普克爾盒，DKDP Q-swich）在激光器中起著光電開關(guān)的作用，通過改變電場來控制其通斷，近而影響激光器能量輸出。本文通過利用MOS管串聯(lián)完成了晶體的5KV驅(qū)動，效果明顯，電路簡單。

關(guān)鍵詞：DKPD電光Q開關(guān)；MOS管串聯(lián)；普克爾盒

根據(jù)DKDP晶體電光系數(shù)高的特性制作的調(diào)Q器件，其調(diào)制效果穩(wěn)定、脈沖寬度小、適用范圍廣，已廣泛應(yīng)用于多個激光領(lǐng)域。此外還可作為激光調(diào)制器使用。主要參數(shù)為：四分之一波電壓 3.5—5KV[1]，快速上升時間在50 ns附近。在低壓電路中雪崩三極管是比較理想的電子開關(guān)器件，但僅適合在低壓電路中，在3KV電路中應(yīng)用需要數(shù)十支管子串聯(lián)，此時的均壓問題使得電路變得極其復(fù)雜，不適合普遍應(yīng)用。

本文提出了一種相對簡單的電路，且開關(guān)速度完全滿足使用要求。圖1為MOS管串聯(lián)主電路。其中，PULSE1用來產(chǎn)生2.5KV的高壓脈沖；PULSE2用來產(chǎn)生另外的2.5KV脈沖，兩者共同作用在晶體上，晶體兩端瞬間得到相對5KV的電壓，從而使后續(xù)光學(xué)電路工作。

圖1所示的電路圖分為上半部分和下半部分，分別產(chǎn)生正負(fù)2.5KV，先分析上半部分（下半部分分析與上半部分相同）：電路導(dǎo)通取決于Q2的有效柵源電容和Q1之間的電壓分配，同時滿足C10和C11之間的電壓低于20 V。正確的電路設(shè)計需強(qiáng)制所有的MOS管以同樣的速率開啟。當(dāng)Q3開啟到分跨在Q2的有效柵源電容和電容C10之間的漏極電壓變化，Q2的柵極和源極之間的電壓變化可表示為[2]：

（1）

其中，可表示為：

（2）

根據(jù)所選的MOS管手冊，計算圖1中C11約為100pF，C10約為50pF。

引文中的驅(qū)動部分采用未隔離式驅(qū)動，容易將高壓引入到電路中，導(dǎo)致弱電部分不必要的損害，本文設(shè)計了圖2的驅(qū)動電路，同時給圖1上半部分和下半部分提供驅(qū)動能力，保證電路的開關(guān)一致性，并且增大了電路的電氣絕緣性能。

總結(jié)

通過以上分析作出了實(shí)物并在應(yīng)用中取得了較好的實(shí)際效果，為功率MOS管在串聯(lián)電路的應(yīng)用中提供了新的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)。

參考文獻(xiàn)

[1]楊鵬.DKDP 晶體生長及其性質(zhì)與性能研究[D].北京工業(yè)大學(xué)，2005.

[2]Baker R J，Johnson B P.Stacking power MOSFETs for use in high speed instrumentation[J].Review of scientific instruments，1992，63（12）：5799-5801.

（作者單位：沈陽新陽光機(jī)電科技有限公司）